Undersökning av spärrfärgers effektivitet. Joao Ferreira, Maria Bighiu, Maria Lagerström, Britta Eklund, Ann-Kristin Eriksson Wiklund

Transkript

1 Undersökning av spärrfärgers effektivitet Joao Ferreira, Maria Bighiu, Maria Lagerström, Britta Eklund, Ann-Kristin Eriksson Wiklund Institutionen för miljövetenskap och analytisk kemi, 215

2 Bakgrund Trots att tributyltenn (TBT) sedan länge är förbjudet 1,2 utgör substansen fortfarande ett problem för vattenmiljön 3. Många ytvatten i Stockholms närområde uppnår inte hög kvalitet enligt vattendirektivets normer, till stor del beroende på höga halter av TBT. Båtskrov och plaster 4 utgör de stora källorna och aktuella mätningar på båtskrov visar att upp till 5 % av fritidsbåtarna har kvar rester av tennfärg 5. Dessa färger innehåller tennorganiska föreningar som p.g.a. sin höga giftighet förbjöds inom EU redan Anledningen till att så hög andel av fritidsbåtarna fortfarande har kvar tennfärg är den höga åldern på båtflottan. Tennfärgen är i allmänhet övermålad med flera lager av modern färg, vilka ofta har koppar som aktiv substans 6. Läckage av TBT från de gamla tennfärgerna uppstår vid mekanisk påverkan på överliggande färglager i samband med underhåll, vilket våra studier på båtuppläggningsplatser och hamnar har visat 7,8,9,1. För att minska giftanvändningen i samband med underhåll av fritidsbåtar har nya mekaniska rengöringsmetoder tagits fram. Ett exempel på det är borsttvättar, vilket ett antal kommuner i landet har satsat på 11. Ytterligare ett antal kommuner i Mälardalsområdet planerar att göra detta som ett led i att motivera båtägare till en minskad användning av giftiga båtbottenfärger. Havsmyndigheternas riktlinjer anger dock att endast skrovrena båtar får tvättas i borsttvätt 12. För att innesluta äldre giftiga färglager, både TBT-färger och traditionella kopparbaserade färger, skulle så kallade spärrfärger eller "sealers" kunna användas. Enligt producenterna kan dessa spärrfärger användas som ett underlag för att applicera en ny färg av annan sort ovanpå en gammal färg. Spärrfärgerna skulle också kunna fungera som ett spärrlager, vilket skulle förhindra att gifter läcker ut i vattnet från gammal underliggande färg. Om spärrfärgerna fungerar även vid borstning, skulle övermålning av underliggande färglager vara ett alternativ till att göra båten skrovren. Idag finns dock inga oberoende studier av spärrfärgers funktionalitet, det vill säga om de tål mekanisk nötning utan att det blir ett läckage från underliggande färglager. Det finns inte heller någon studie om spärrfärgernas egen inneboende giftighet. Syfte och målsättning I denna undersökning var målsättningen att testa fem spärrfärger från olika fabrikanter; International, Hempel, Jotun och Biltema samt Stoppani ur olika aspekter. Syftet var att studera: 1) färgernas egen inneboende giftighet, 2) eventuellt läckage av aktiva substanser som TBT, irgarol, koppar och zink från underliggande färglager 3) förmåga att tåla nötning och ändå förhindra läckage av giftiga substanser från underliggande färglager. Giftigheten skall undersökas genom att målade ytor får läcka till vatten, vilka därefter testas med tre testorganismer enligt standardiserade och beprövade metoder samt med en ny metod som är under utveckling. Visar våra tester att spärrfärgerna förhindrar läckage av gifter från underliggande färglager, kan båtar målade med spärrfärg rengöras genom borsttvättning, vilket skulle leda till ett minskat behov av båtbottenfärger och ett minskat läckage av miljöfarliga ämnen. Målet med projektet är att kunna ge både kommuner och båtägare vägledning i spärrfärgers effektivitet att innesluta giftiga underliggande färglager 2

3 och om de tål nötning och därmed kan användas i en borsttvätt. Data som projektet genererar kan användas direkt av: länets kommuner i sin tillsyn och i utvecklandet av policyer, landets båtorganisationer i deras rekommendationer till sina medlemmar, men även direkt av enskilda båtägare. Material och metoder Bottenfärger som ingick i undersökningen För testningen av spärrfärgers förmåga att innesluta läckage av giftiga ämnen från de underliggande bottenfärgerna, användes sex representativa bottenfärger från olika tillverkare. Urvalet baserades på färgernas sammansättning (Tab. 1), Trilux Hard Antifouling_International, Mille Performer_Hempel, NonStop EC_Jotun, Antifouling Bs_Biltema, Fisher Vit / Bianco_Stoppani och TBT-färg. De valda färgerna har antingen koppar (I) oxid eller koppartiocyanat som aktiv beståndsdel och en färg innehåller även Irgarol. Anledningen till att vi valde att inkludera även färger som innehåller beståndsdelar som är förbjudna på den svenska marknaden, Irgarol och TBT, var att dessa ämnen kan finnas i äldre färgskikt på svenska fritidsbåtar. Primers / Spärrfärger För att undvika kompatibilitetsproblem, följde vi varje tillverkares rekommendationer i valet av primer och spärrfärg (Tab. 1). Därför valde vi i studien spärrfärger från samma fabrikanter: Primocon International, Underwater Primer Hempel, Vinyl Primer Jotun, Sealer för Trä och metall Biltema och Resolution Primer Stoppani. Samtliga spärrfärgers effektivitet testades för TBT-färgen. Målning Vi valde att måla på testpaneler av polymetylmetakrylatplast (PMMA, Plastic Produkter AB), vilka tidigare använts som modell för båtskrov. För att främja god vidhäftning slipades 1 cm 2 under 6 sekunder med hjälp av en bandslip. Panelerna syratvättades sedan innan målning. Alla grundfärger, spärrfärger och antifoulingprodukter applicerades enligt respektive tillverkares beskrivning. För toxicitetsexperimentet målades varje panel med två skikt med spärrfärg (81 cm 2 ) (Fig. 1). För borstningsexperimentet målades panelerna först med två lager primer (81 cm 2 ), följt av två skikt av respektive färg på en yta om (64 cm 2 ). Denna yta täcktes sedan med två lager spärrfärg på en yta av 81 cm 2 (Fig. 1). Mängden applicerad färg kontrollerades även med hjälp av vägning (Fig 2.) Skillnaden i yta mellan spärrfärg och båtbottenfärg valdes för att inga kanteffekter av båtbottenfärg skulle finnas. Denna målningsprocedur upprepades för de tio kombinationer som användes. Alla paneler torkades i 24-timmar före starten av urlakningen. 3

4 Figur 1. Plastpaneler målade med färg. Till vänster visar vi hur vi målade panelerna för att undvika kanteffekter. Först målades en yta motsvarande 81 cm 2 med en primer.. Därefter målade vi med båtbottenfärg 64 cm 2 för att slutligen täcka med spärrfärg 81 cm 2. Tillverkning av lakvatten Naturligt havsvatten (NHS) användes för tillverkningen av lakvatten. Detta hämtades in från ett icke-förorenat område i Studsvik (mellan Trosa och Nyköping) på 37 meters djup. Vatten som användes vid toxicitetstester behandlades genom autoklavering och filtrering genom ett GF / C-filter 1.2 µm (Whatman), medan det NHS som användes i borstexperimentet filtrerades med ett 3 µm pappersfilter (Whatman). NHS levererades vid två tidpunkter. För toxicitetstesterna hade NHS en salthalt på 6,37 ±,1 och ph 8,4 ±,7 (medelvärde ± SE, n = 4), medan vid borstexperimentet var salthalten 6,8 ±,4 och ph 7,99 ±,1 (medelvärde ± SE; n = 8). För att framställa lakvatten till toxicitetstesterna användes endast plattor målade med de fem olika spärrfärgerna (Tab.1). Lakningsperioden var 14 dagar eftersom denna lakningstid har använts vid tidigare toxicitetsstudier och därigenom ger oss möjligheter att jämföra våra resultat. Fyra unika replikat framställdes av varje behandling. För att undersöka effekten av borstning på spärrfärgernas effektivitet tillverkades lakvatten från både borstade och oborstade paneler. Lakvatten insamlades efter 28, 56, 84 och 112 dagar. Målningsförfarandet är beskrivet i föregående kapitel. Tre replikat av varje lakvatten och tidpunkt tillverkades. Alla plastburkar och paneler som användes i experimenten syradiskades för att de skulle vara helt fria från metaller inför preparering av respektive behandling i 5% koncentrerad syra (HCI 37%) + 5% avjoniserat vatten) i 12 timmar vid 4 C. 4

5 Tabell 1. Produktfakta om ingående färger. Vi har inte produktfakta för TBT-färgen eftersom det är olagligt att importera TBT-färg till Sverige. Vi erhöll färg att användas i forskningssyfte från en forskargrupp i Tyskland. *Data gällande TBT-färgen av tenn och zink kommer från våra egna XRF-mätningar, Värdet på zink gäller därför zink och inte zinkoxid. Färg Trilux Hard Mille Performer NonStop EC Antifouling Bs Fisher TBT-färg Antifouling White/Bianco Producent International Hempel Jotun Biltema Stoppani??? Produkt kod YBB59 711H S8821??? Typ av färg Hård polerbar Självpolerande Självpolerande Självpolerande Självpolerande??? bottenfärg Användningsområde Båtar över 2 kg Båtar över 2 kg Båtar över 2 Båtar över 2 kg Ej tillåten Ej tillåten (från Örskär till norska gränsen) (från Trelleborg till norska gränsen) kg(från Örskär till norska gränsen) (Örskär till Trelleborg) Spärrfärg Primocon (YPA984) Underwater Primer Vinyl Primer (926) Sealer för trä och Resolution Primer Alla (263) metall (36353) (S286) Koppar(I)oxid (%) 35 -<5 3 - <7 7 - <1 33,7* Koppar(I)tiocyanat (%) 7-< <25 Kopparmetall (%) 1 - <3 Zinkoxid (%) 25 -<35 2,5 - <25 2,5 - < < <5 1* Irgarol (%) 1 - <2.5 Tenn (mg/kg) 6* 5

6 Figur 2. Kontrollvägning av mängden applicerad färg Urlakningsförfarande För att avlägsna rester av konserveringsmedel, lösningsmedel och obundna färgflagor urlakades de nymålade torkade panelerna först under en timme i 1L NHS i 1,5 L polypropylenbehållare. Detta lakvatten kastades och panelerna sköljdes därefter med Milli-Qvatten innan de placerades i syradiskade och sköljda i milliqvatten 1,5 L polypropen behållare innehållande 1.3L NHS (Fig. 3). Urlakningen utfördes sedan vid 22 ± 2 C på skakbord (12 rpm) för att simulera vattenrörelse. Under lakningsprocessen täcktes alla behållare med ogenomskinlig svart plast för att förhindra tillväxt av alger i lakningsvattnet (Fig. 4). 6

7 Figur 3. Målad platta som urlakas i brackvatten Figur 4 Urlakning av målade plattor på skakbord. 7

8 Borstningsproceduren Rekommendationerna vid maskinell borsttvätt är tre borstningar per säsong varför vi utförde borstningar av panelerna, efter 28, 56 och 84 dagars urlakning. Borstningen gjordes med en 8 cm Ø borste (AM prestanda) installerad på en pelarborrmaskin (Rexon RDM-1A). Samtliga borstningar gjordes på ett enhetligt sätt under 3 minuter med ett applicerat tryck av 5 kg, vilket motsvarar det tryck man kan utföra för hand (Fig. 5). Borsttrycket vid kommersiella båttvättar varierar kraftigt beroende på grad av påväxt (1-8 kg) (pers. kommentar Odd Klofsten, Boatwasher, Sweden). För att efterlikna att båtskroven borstas i vatten i en borsttvätt, var panelerna nedsänkta i 4 ml NHS under borstningen. Detta vatten kasserades. De borstade panelerna sköljdes med Milli-Q innan de återfördes till respektive urlakningsbehållare. Samtliga borstdelar som var i kontakt med panelerna syratvättades med 6 M HCl under 12 timmar för att förhindra kontaminering av metall, både innan de användes för första gången och sedan efter varje borstning. Figur 5. Pelarborren som användes vid borstningen Insamling av lakvatten för kemisk analys Insamling av lakvattenprover för kemiska analyser gjordes efter 14 dagars urlakning för toxicitetsexperimentprover samt efter 28, 56, 84 och 112 dagar för borstexperimentet. Lakvattenprover (1 ml) för metallanalyser surgjordes till ph 2 med koncentrerad salpetersyra HNO3 inom 24 timmar efter insamling och lagrades därefter i kylskåp (4 C) intill analys. 8

9 Metallanalyser Metallhalterna i proverna bestämdes genom analys på ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer, Thermo Scientific icap 65 Duo) (Fig. 6). Yttrium tillsattes on-line som internstandard för att korrigera för drift. Kvalitetssäkring av halterna gjordes genom mätningar av det certifierade referensmaterialet NIST164a. För Cu och Zn var utbytet för NIST164a 94% ± 4% respektive 99 ± 6%. Figur 6. Metallhalterna i vattenproverna bestämdes genom analys på ICP-OES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer, Thermo Scientific icap 65 Duo) Toxicitetstestning av lakvatten från spärrfärger För att kunna jämföra med tidigare toxicitetsstudier gjordes dessa tester på lakvatten som hade framställts efter 14 dagars utlakning. Toxicitetsstudierna gjordes på lakvatten från fem olika spärrfärgstillverkare. ph av lakvatten justerades vid behov med 1 M HCl-lösning, för att säkerställa att alla vattenprover var inom godkänt ph-intervall för respektive testmetod. Som metod användes standardiserade tester på tre saltvattensorganismer, vilka representerar olika trofinivåer; en bakterie, en alg och ett kräftdjur. Bakterien, Vibrio fischeri, förekommer naturligt i marina vatten med en salthalt på 2. Algen, Ceramium tenuicorne, är en makroalg som är allmänt förekommande längs med hela den svenska kusten och är den vanligaste rödalgen i hela Östersjön. Kräftdjuret Nitocra spinipes är också allmänt förekommande i vatten och sediment längs med hela den svenska kusten och de två sistnämnda organismerna har därför hög relevans för potentiell giftighet i svenska vatten. Förutom de standardiserade testerna användes även en testorganism under utveckling; snäckan Theodoxus fluviatilis, vilken förekommer både i söt-och brackvatten. Microtox Ljushämningstest med bakterien Vibrio fisheri I Microtox-metoden används den bioluminiscerande marina bakterien Vibrio fischeri som avger ljus som en reaktion på deras respiration. I ett Microtoxförsök utsätts bakterierna för olika koncentrationer av testvatten. Vid toxiska effekter som leder till minskad respiration hos bakterierna minskar ljusemissionen. Minskningen av ljuset mäts efter 5 och 15 minuter. 9

10 Inhiberingen jämförs med ett kontrollprov. Vi har i denna studie använt den standardiserade testmetoden ISO (International standard organisation) med frystorkade bakterier. Denna studie utfördes vid 91, 82 och 73% lakvatten. Koncentrationerna erhölls genom att provvattnen späddes med en saltlösning så att 2% NaCl erhölls. Provlösningarna placerades i glaskyvetter i Microtox-instrumentet vid 15 C. Det bakteriella reagenset (Modern Water ) suspenderades i 1 ml lösning (ultrarent vatten) genom blandning med en pipett 1 gånger. Reagenset späddes därefter 9 gånger och,1 ml delmängder användes för att avläsa ljusemissionen vid start (=tiden ). Omedelbart efter detta, tillsattes,9 ml av varje lakvattenprov till bakterierna och inhiberingen av luminescens avlästes efter 5 och 15 minuter. Som positiv kontroll användes kaliumbikromat (52,9 och 15,8 mg K 2Cr 2O 7 / L). Lakvatten från varje spärrfärgsreplikat testades som separata prov. Kontroller bestod av spädvatten med en NaCl koncentration på 2% och testades i duplikat för varje prov. Lakvattnen för kontrollerna med naturligt havsvatten och plastpaneler testades som vanliga prover utan utspädning. Hämningen av luminiscens beräknades med Microtox programvaran MicrotoxOmni v (AZUR Environmental) (Fig. 7). Figur 7. Microtoxutrustning för mätning av luminiscenshämning hos bakterien Vibrio ficheri. Tillväxthämningstest med makroalgen Ceramium tenuicorne (Ullsläke) Laboratorieodlade alger av arten C. tenuicorne (ullsläke) användes i denna standardtest enligt ISO 171: Till de urlakade testlakvattnen och filtrerat (GF/C), autoklaverat spädvatten (NBS 7 ) sattes näringsämnen till de slutliga koncentrationerna av 3,5mg / L kväve,,78 mg / L fosfor och,1 mg / L järn. Genom lämplig blandning av lakvatten och spädvatten tillverkades 4 testkoncentrationer med 1, 8, 6 och 4 % lakvatten. Fyra replikat testades av varje testkoncentration. Algtoppar med en längd mellan 2-3,5 mm skars under lupp och placeras i plastpetriskålar (2 bitar / testpetriskål) innehållande 1 ml testvatten eller kontrollvatten Alla testpetriskålar placerades slumpvis på en bricka. Exponeringen av algerna utfördes vid rumstemperatur 22 ± 2ºC och en ljusintensitet av 7 ± 7 µmol m -2 s -1, med en 1

11 dygnsrytm om 14 timmar ljus, 1 timmar mörker. För att förhindra avdunstning från skålarna täcktes varje testbricka med plastfolie. Efter 7 dagars exponering mättes åter längden på algtopparna och jämfördes med tillväxten i kontrollvattnet. Eventuell tillväxthämning beräknades med hjälp av REGTOX programvara 1 och uttrycks som effektkoncentrationerna EC2 och EC5 som motsvarar den procentuella mängden lakvatten som behövs för att medföra en 2 respektive 5 procentig växthämning jämfört med kontrollen. Dödlighetstest med kräftdjuret Nitocra spinipes Laboratorieodlade kräftdjur, N. spinipes från gruppen harpacticoider användes i ett akuttest vilket beskrivs i Svensk Standard SS2816 (SIS, 1991) 15. Vuxna individer plockas från deras odlingsmedium med hjälp av en plastpipett under ett stereomikroskop och placeras i glasrör (1 individer / provrör) innehållande 1 ml av testvatten eller kontrollvatten. Lakvattnen testades i följande spädningar: 1, 8, 6 och 4, % Provrören täcktes med plastfolie för att minimera avdunstning och inkuberades i mörker vid rumstemperatur. Efter 96 timmars exponering räknades antalet döda individer under stereomikroskop. Resultatet anges som 96tim-LC 5 (E den koncentration där 5 % av djuren har dött) och uttrycks som procent av det koncentrerade lakvattnet med ett konfidensintervall på 95 %. I detta försök används fullvuxna individer som inte utfodras under testet. Innan försöksstart justerades ph till mellan 7,7 och 8, (samma som för spädningsmediet). Akuttest med snäckan Theodoxus fluviatilis T. fluviatilis (båtsnäckor) hade insamlats från ett referensområde (Askö, Sverige) och acklimatiserats i laboratoriet ca 4 månader före experimentet. Lakvattnen testades outspädda, i plastbägare (25 ml) med perforerade lock. Varje lakvattenreplikat delades upp i två delprov ett för vuxna sniglar och ett för juvenila sniglar, vilket ger totalt 8 replikat per spärrfärg. Varje kopp innehöll två sniglar och inkubationen skedde vid rumstemperatur och en dygnsrytm på 14 timmar ljus och 1 timmar mörker. Ytterligare kontroller bestående av GF / C TM (glas mikrofiber), filtrerat naturligt havsvatten användes i 4 replikat. Hanteringen av sniglar gjordes med en mjuk plastpincett. Testmediet förnyades dagligen under de första 96 tim för att upprätthålla en konstant koncentration av utlakade föroreningar och för att avlägsna avfallsmaterial från sniglarna. Efter 96 timmar matades sniglarna med en bit salladsblad (6 mm φ) och testet fortsatte ytterligare 72 timmar. Vid slutet av 7 dagarsexponeringen bestämdes antalet döda sniglar. 11

12 Figur 8. Exponering av snäckor av arten Theodoxus fluviatilis för läckagevatten. Efter 96 h fick snäckorna föda i form av en standardiserad mängd sallad. Statistisk analys Metalldata analyserades med hjälp av variansanalys och med en mixed model för upprepade mätningar. I den senare togs hänsyn till att upprepade mätningar gjordes på vatten från samma kärl samt skillnader i kovarariansstrukturen mellan mättidpunkterna. Biologiska data analyserades med hjälp av korrelationstest, probit regression (EC5 och LC5) 16 och variansanalys. Data transformerades vid behov. Resultat Kontrollprover från de två vattenomgångarna av NHS skilde sig inte åt vad avser metallkoncentrationen. Däremot var metallkoncentrationerna aningen lägre i lakvatten med omålade paneler. Borstning av omålade paneler påverkade inte lakvattenkoncentrationen av metaller i kontrollproverna. Alla detaljresultat från den kemiska analysen och den statistiska utvärderingen visas som tabeller eller grafer i appendix. Vid jämförelse efter 16 veckor då vi har det tydligaste resultaten visade lakvatten från paneler med enbart spärrfärg utan borstning endast marginella skillnader mellan fabrikaten vad avser frisättningen av koppar. Paneler målade med Jotuns och Biltemas spärrfärger frisatte däremot stora mängder zink (Fig. 9). Vid jämförelse av borstade paneler (Fig. 1) med enbart spärrfärg fanns ingen skillnad mellan panelerna hade lakvatten från paneler målade med Internationals färg något högre kopparhalter än övriga fabrikat (Fig. 11). Zinkkoncentrationen i lakvatten från de borstade panelerna med spärrfärg från Biltema och Jotun var än högre än respektive lakvatten från oborstade paneler (Fig. 9). 12

13 Oborstad Borstad Oborstad Koncentration Zn (µg/l) Borstad Oborstad Borstad Oborstad Borstad Oborstad Borstad Oborstad Borstad Kontroll Stoppani Hempel International Biltema Jotun Figur 9. Läckage av Zink på borstade och oborstade plattor målade med enbart spärrfärg efter 16 veckor läckage. Figur 1. Paneler efter borstning 13

14 14 12 Koncentration Cu (µg/l) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) Stoppani Hempel International Biltema Jotun Figur 11. Läckage av koppar efter 16 veckor för alla behandlingar. S=spärrfärg, B= borstad panel, P=respektive båtbottenfärg, TBT=TBT-färg. Vid testning av läckaget från båtbottenfärg täckt med spärrfärg är det mest slående resultatet att ingen spärrfärg på borstad panel lyckas kapsla in kopparinnehållet i TBT-färgen, vilket märks genom att kopparhalterna i lakvattnet från de borstade panelerna är genomgående höga eller mycket höga. På oborstade paneler är kopparkoncentrationen från TBTfärgbehandlingen högre med Biltemas spärrfärg jämfört med övriga. Vid användning av båtbottenfärg från respektive fabrikat innehöll lakvatten från Hempel och Biltema högre kopparkoncentrationer på oborstade paneler jämfört med övriga fabrikat. För borstade paneler var resultatet i fallande kopparkoncentrationer följande: Hempel>Biltema=International=Jotun>Stoppani (Fig 11). För samtliga kombinationer utom Stoppanis spärrfärg på Stoppani båtbottenfärg innehöll lakvatten från den borstade panelen högre metallkoncentrationer jämfört med den oborstade. Lakvattenkoncentrationerna av zink utgör inget problem vid målning med produkterna från Stoppani, Hempel och International. Däremot är halterna höga i alla behandlingar från Jotun och mycket höga i alla behandlingar med Biltemas produkter (Fig 12). Om vi studerar lakvattenkoncentrationen av koppar och zink över tid (se bilaga) kan vi se att det finns skillnader mellan både produkter och borstad kontra oborstad. Efter borstning är Stoppani den enda spärrfärg där lakvattenkoncentrationerna av koppar och zink inte ökar över tid i kombination med den egna båtbottenfärgen. Utan borstning fungerar även Internationals och Jotuns spärrfärger vilket visas genom att lakvattenkoncentrationerna är konstanta mellan mätningarna (se bilaga). 14

15 TBT kunde detekteras vid samtliga behandlingar förutom den från Stoppani (Fig 13). De uppmätta koncentrationerna av TBT är dock låga. Mätbara halter av irgarol kunde konstateras endast för Stoppanis färger. Det fanns inga skillnader i irgarolkoncentration beroende på om panelerna borstats eller inte (Fig 14) Koncentration Zn (µg/l) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) S S (B) S+P S+P (B) S+TBT S+TBT (B) Stoppani Hempel International Biltema Jotun Figur 12. Läckage av zink efter 16 veckor för alla behandlingar. S=spärrfärg, B= borstad panel, P=respektive båtbottenfärg, TBT=TBT-färg. 15

16 Koncentration ng/l S+TBT S+TBT (B) S+TBT S+TBT (B) S+TBT S+TBT (B) S+TBT S+TBT (B) S+TBT S+TBT (B) Stoppani Hempel International Biltema Jotun Figur 13. Läckage av TBT efter 16 veckor för alla behandlingar. S=spärrfärg, B= borstad panel, TBT=TBT-färg. ng/l Ej borstad Borstad Figur 14. Läckage av irgarol efter 16 veckor med Stoppanis spärrfärg. Biologiska tester Metallanalyser av lakvatten till ekotoxikologiska tester. Låga halter uppmättes i lakvattnet efter 14 dagars utlakning. I två lakvatten kan koncentrationerna sägas vara förhöjda av zinkkoncentrationerna, nämligen i vatten där plattor målats med Biltema och Jotuns spärrfärger (Tab. 2). Kopparhalten i Hempels lakvatten var också något förhöjd. Vid de biologiska testerna innebär 1 % lakvatten att det är metallkoncentrationerna enligt Tab. 2. som organismerna exponerats för, 8 % innebär 8% av de angivna koncentrationerna. 16

17 Tabell 2. Medelkoncentration av metaller i 1 % lakvatten efter två veckors läckage av spärrfärger i brackvatten. Tom ruta = under detektionsgränsen. Medal (µg/l n = 4) Fabricate Ba Co Cr Cu Fe Mn Ni Pb Sn Ti Zn Biltema 19,2,7 1,1 2,8 2,2 2,3 2,4 1,1 4,7 61,1 Hempel 19,9,6,7 5,3 2,7 2,7 1,3 4, 2,8 International 18,5,5,9 3,5 1,9 2,7,8 3,9 2,1 Jotun 18,6,3 1,3 2,8 4,9,5 3,8 3,6 1,4 Stoppani 17,5 1,4 1,3 4,1 1,1,8 4,1 1,3 6, 2,4 Microtox För alla spärrfärger utom Stoppani och Hempel var effekten för låg för att direkt kunna beräkna EC5. Istället ges den procentuella effekten, d.v.s. minskad luminiscens i de olika lakvattenkoncentrationerna (Fig. 15). Toxiciteten hos lakvatten från Biltema, Jotun och International var ganska låg, vilket orsakade en maximal 37% inhibering av luminiscens (dvs. Biltema efter 5 minuter). Vid den lägsta koncentrationen hade Jotun en stimulerande effekt på bakterierna, både efter 5 och 15 minuters exponering. Hög toxicitet observerades i lakvatten från Hempel och Stoppani, den senare orsakade upp till 91% luminiscens hämning efter 5 minuter. Baserat på den genomsnittliga hämningen av luminiscens i V. fischeri, kan toxiciteten av spärrfärgerna rangordnas enligt följande (från lägsta till högsta): Jotun, International, Biltema, Hempel och Stoppani. Figur 15. Resultat från microtoxanalysen mätt som % minskning av luminiscens. Minskning av luminiscens. 1 % läckagevatten motsvarar 17

18 Tillväxthämning makroalgen Ceramium tenuicorne Alla spärrfärger utom International orsakade tillväxtinhämning hos rödalgen Ceramium vid test i 1% läckagevatten som hade urlakats i 14 dagar (Fig. 16). Den högsta hämningen observerades vid exponering för lakvatten från Biltema och Hempel. Jotuns spärrfärg var ungefär hälften så giftig som Biltemas. EC5 och EC2-värden kan beräknas för de tre mest giftiga spärrfärgerna. För Biltema observerades en 5% effekt vid en koncentration av 53% läckagevatten och en 2% effekt vid 9% läckagevatten. Hempel var mindre giftigt och EC5 och EC2 inföll vid 79 och 32% läckagevatten, respektive. För Jotun kan ett extrapolerat värde beräknas till 152% läckage vatten och EC2 var 77 %. Rangordningen av de olika spärrfärgerna enligt tillväxthämning mot Ceramium från lägsta till högsta var: International, Stoppani, Jotun, Hempel och Biltema. Tillväxthämning (%) i 1 % läckagevatten Stoppani Hempel International Biltema Jotun Figur 16. Tillväxthämning hos Ceramium tenuicorne exponerad för 1 % Lakvatten vilket motsvarar en exponering av koppar och zink. Kräftdjurstest akut dödlighet Nitocra spinipes Två av spärrfärgerna, Hempel och International, påverkade mortaliteten hos kräftdjuret Nitocra spinipes (Fig. 17). Övriga spärrfärger påverkade inte alls eller endast i ringa omfattning överlevnaden hos N. Spinipes. Ingen av spärrfärgerna var i närheten att orsaka mer än 5 % dödlighet ens i 1 % lakvatten. 18

19 Dödlighet (% ) i 1% läclkagevatten Stoppani Hempel International Biltema Jotun 17. Mortalitetstest Nitocra spinipes. Figur Akuttest snäckor Effekter på dödlighet observerades vid tre tidpunkter; efter 48 timmar (,87% dödlighet), efter 96 timmar (ytterligare 2,6%) och slutligen efter 7 dagar (8,6% dödlighet). Dödligheten hos snäckor efter 7 dagars exponering var som synes ganska låg för de flesta spärrfärger (Fig. 18). Hempel var den enda spärrfärgen som inte var dödlig för snäckorna, medan både International och Stoppani orsakade 12,5% dödlighet bland unga snäckor. Jotun och Biltema orsakade 37,5 och 5% dödlighet bland både vuxna och unga snäckor. Baserat på de akuta effekterna på snäckor, kan toxiciteten av spärrfärgerna rangordnas från lägsta till högsta, enligt följande: Hempel, Internatinal / Stoppani, Jotun och Biltema. Dödlighet (% ) i 1% läclkagevatten 4 2 Sto Hem Int Bil Jot Figur. 18. medelvärde dödlighet hos snäckor av arten Theodoxus fluviatilis 19

20 Tabell 3. Sammanställning i rankingform av resultaten från toxicitetstesterna av spärrfärgerna, 1 betyder lägst toxicitet, 5 betyder högst toxicitet, = ingen signifikant toxicitet. Spärrfärg Bakterie Makroalg Snäcka Kräftdjur Total rankning Biltema Hempel International 5 5 Jotun Stoppani 5 5 2

21 Diskussion Tillvägagångsätt och kvalitetsaspekter Vi valde att applicera färgen manuellt, men standardiserat och inte genom mekanisk färgapplikator eftersom vi ville efterlikna verkligheten i så hög grad som möjligt. Det medför ökad risk för skillnader mellan replikat, som kan bero på mängden färg på rollern i samband med applicering, torktemperatur, färgens textur etc. Trots det manuella förfarandet var skillnaden mellan replikat liten. Våra kontrollvägningar av färgmängd samt XRF-mätningar av metallkoncentration på panelerna stärker denna slutsats. Endast en serie genererade högre vattenkoncentrationer av metall än förväntat (Hempel borstad). Varken vägningar eller XRFmätningar kan förklara de högre metallkoncentrationerna i lakvattnet, utan dessa måste bero på antingen någon slags sprickbildning i samband med torkningen av spärrfärgen eller att Hempels spärrfärg är mer svårapplicerad. Övriga behandlingar visar på samstämmiga resultat som vi bedömer vara tillförlitliga Valet av borsttryck och tiden vi borstade panelerna kan diskuteras. Vid kommunikation med kommersiella borsttvättar framkom att det tryck som de anlägger mot skrovet varierar mellan 1-8 kg per ytenhet beroende på grad och typ av påväxt. Även den tid som en borsttvätt använder varierar. Valet av fem kilo och tre minuters borsttid baserades därför på det tryck en person med rimlig ansträngning kan åstadkomma manuellt. Biologiska tester Alla spärrfärger orsakade toxicitet hos minst en av de testade organismerna vid exponering för 1 % lakvatten. Baserat på toxicitetsdata från tidigare studier kan endast den konstaterade tillväxthämningen hos Ceramium tenuicorne förklaras av de uppmätta metallkoncentrationerna i läckagevattnet. Enligt Ytreberg et al 5 är EC5 för Ceramium Cu 6,4µg/L; Zn 25µg/L vilket är i nivå med koncentrationerna i läckagevattnet från Hempel och Biltemas Spärrfärger, vilka var de färger som orsakade den kraftigaste tillväxtinhiberingen hos algen. Som jämförelse har EC5 hos Microtox för Cu uppmätts till 8µg/L medan värde för Zn var 2 µg/l. Motsvarande värden för LC5 hos Nitocra har uppskattats till Cu 2µg/L respektive Zn 89 µg/l. Den toxiska responsen hos övriga organismer kan alltså inte enbart förklaras med de uppmätta metallkoncentrationerna. Detta tyder på att det även finns andra icke analyserade substanser som lakas ur färgen vilka kan vara huvudorsaken till den observerade giftigheten i spärrfärgerna. Det ska dock poängteras att toxicitetsdata i Ytreberg et al 5 är baserade på tester av en metall och inte en toxicitet orsakad av blandningar. Trots den uppmätta toxiciteten kan vi konstatera att spärrfärgerna är mindre giftiga jämfört med traditionella båtbottenfärger. I denna studie är dessutom den målade ytan i relation till mängden vatten cirka sju gånger större jämfört med tidigare studier. Läckage av TBT Vid analys visade sig tyvärr den TBT-färg som vi via forskarkontakter erhöll från Tyskland innehålla mycket lägre koncentrationer av TBT jämfört med de färger som tidigare varit i bruk. Detta gör att den mängd TBT som potentiellt kan läcka till vatten är låg och den uppmätta halten TBT i vatten är ett osäkert mått på spärrfärgernas förmåga att låsa TBT. TBTfärgen innehöll däremot stora mängder koppar. Kopparkoncentrationen i vatten kan därför användas som ett säkrare mått på spärrfärgernas generella effektivitet vid bruk av spärrfärg 21

22 som målas på färg av annat fabrikat. Trots den låga koncentrationen av TBT kunde dock mätbara halter av TBT detekteras efter 16 veckor för alla spärrfärger utom Stoppani. Rekommendationer och slutsatser Spärrfärger kan fungera om ytan INTE borstas Borstning av yta som är målad med spärrfärg ökar läckaget och spärrfärg kan därför inte rekommenderas som förseglingsmetod för skrov som man vill borsttvätta Övermålning med spärrfärg av samma fabrikat som båtbottenfärgen ger bättre försegling jämfört med om övermålning sker med annat fabrikat. Två av spärrfärgerna läckte i sig själva zink (Biltema och Jotun) Samtliga spärrfärger gav upphov till toxicitet hos någon av de testade organismerna. Av de testade spärrfärgerna orsakade färgerna från Hempel och Biltema den högsta toxiciteten. Referenser 1. Directive 89/677/EEC of 21 December 1989 amending for the eight time Directive 76/769/EEC on the approximation of the laws, regulations and administrative provisions of the member states to restrictions on the marketing and use of certain dangerous substances and preparations. 2. IMO 21. International Convention on the Control of Harmful Anti-fouling Systems on Ships, IMO (the AFS Convention). London 18 October 21, SÖ 23: Sternbeck J, Fäldt J, Österås A H 26, Screening of organotin compounds in the Swedish environment, WSP Environmental. Rapport till Naturvårdsverket. 4. HELCOM 21. Hazardous substances in the Baltic Sea - An integrated thematic assessment of hazardous substances in the Baltic Sea. Baltic Sea Environment Proceedings No. 12B. Helsinki Commission, Helsinki. 5. Ytreberg E, Bighiu M, Lundgren L, Eklund B. (inskickat manuskript). XRF measurements of tin, copper and zinc in antifouling paints coated on leisure boats 6. Yebra, DM, Kiil, S., K Dam-Johansen 24 Antifouling technology past, present and future steps towards efficient and environmentally friendly antifouling coatings. Prog. Org. Coat. 5: Eklund B, Elfström, M., Borg, H. 28. TBT originates from pleasure boats in Sweden in spite of firm restrictions. Open Environmental Sciences, 2, Eklund D, Eklund B Förorening av båtuppläggningsplatser en sammanställning av utförda undersökningar i svenska kustkommuner. ITM rapport 28, 27 s., 4 bilagor. 9. Eklund B, Pettersson M, Eriksson-Wiklund, A-K Undersökning av vatten, ytsediment och ytjord vid Segelsällskapet Brunnsvikens (SSB) båtklubb i Brunnsviken. ITM rapport

23 1. Eklund, B., Eklund, D. 214 Pleasure boat yard soils are often highly contaminated. Environmental management. Volume 53, Issue 5 (214), Page Havs- och vattenmyndigheten 215. Båtbottentvättning av fritidsbåtar, Riktlinjer, reviderad upplaga International Standardisation Organisation (ISO) (27) Water Quality Determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischeri (Luminiscent bacteria test) Part 3: Method using freeze-dried bacteria. ISO : International Standardisation Organisation (ISO) (21). Water Quality Growth inhibition test with the brackish water and marine macroalga Ceramium tenuicorne. ISO SIS (1991) Vattenundersökningar Bestämning av toxicitet hos kemiska produkter och avloppsvatten med kräftdjuret Nitocra spinipes Boeck Statisk metod, akut toxicitet. Svensk Standard SS Vindimian É. REGTOX-EV6.xls. Regtox 6.3 software program. Xls, 23

24 Bilaga Figurer metalldata s

25 Figurtexter Sidan 26. Figur A1. Koppar och zinkkoncentration i lakvatten från paneler målade med enbart spärrfärg. Panelerna är målade med två lager spärrfärg (81 cm 2 ). Därefter fick de läcka i plastbägare med 1,3 liter vatten på skakbord under 4 veckor innan prov 1 togs. Efter insamling av vatten för metallanalys borstades hälften av panelerna (3 min, 5 kg tryck) innan de återfördes till respektive bägare för en ny läckage period om fyra veckor. Blankarna är omålade paneler med eller utan borstning (n=3). Sidan 27. Figur A2. Koppar och zinkkoncentration i lakvatten från paneler målade med först två skikt av spärrfärg (81 cm 2 ), därefter två skikt båtbottenfärg från samma fabrikant som spärrfärgen (64 cm 2 ), för att slutligen täckas med två skikt spärrfärg (64 cm 2 ). Därefter fick de läcka i plastbägare med 1,3 liter vatten på skakbord under 4 veckor innan prov 1 togs. Efter insamling av vatten för metallanalys borstades hälften av panelerna (3 min, 5 kg tryck) innan de återfördes till respektive bägare för en ny läckageperiod om fyra veckor. Detta upprepades två gånger. Som referens i bilden finns paneler målade med enbart spärrfärg. (n=3). Sidan 28. Figur A3. Koppar och zinkkoncentration i lakvatten från paneler målade med först två skikt av spärrfärg (81 cm 2 ), därefter två skikt TBT-färg (64 cm 2 ), för att slutligen täckas med två skikt spärrfärg (64 cm 2 ). Därefter fick de läcka i plastbägare med 1,3 liter vatten på skakbord under 4 veckor innan prov 1 togs. Efter insamling av vatten för metallanalys borstades hälften av panelerna (3 min, 5 kg tryck) innan de återfördes till respektive bägare för en ny läckage period om fyra veckor. Detta upprepades två gånger. Som referens i bilden finns paneler målade med enbart spärrfärg. (n=3).

26 6, 5, 4, 3, 2, 1,, Stoppani (Cu) 4 veckor 8 veckor 12 veckor16 veckor 1, 8, 6, 4, 2,, Stoppani (Zn) 4 veckor 8 veckor 12 veckor16 veckor 6, 5, 4, 3, 2, 1,, Hempel (Cu) 4 veckor 8 veckor 12 veckor16 veckor 6, 5, 4, 3, 2, 1,, Hempel (Zn) 4 veckor 8 veckor 12 veckor16 veckor 1, International (Cu) 6, International (Zn) 8, 6, 4, 2,, 5, 4, 3, 2, 1,, 4 veckor 8 veckor 12 veckor16 veckor 6, Biltema (Cu) 1, Biltema (Zn)) 5, 4, 3, 2, 1,, 4 veckor 8 veckor 12 veckor16 veckor 8, 6, 4, 2,, 4 veckor 8 veckor 12 veckor16 veckor 6, Jotun (Cu) 5, Jotun (Zn) 5, 4, 3, 2, 1,, 4 veckor 8 veckor 12 veckor16 veckor 4, 3, 2, 1,, 26

27 6, Stoppani (Cu) 1 Stoppani (Zn) 5, 4, 3, 2, 1,, Hempel (Cu) 6 Hempel (Zn) International (Cu) 5 International (Zn) Biltema (Cu) Biltema (Zn) Concentration (µg/l) Jotun (Cu) Concentration (µg/l) Jotun (Zn) 27

28 8, Stoppani (Cu) 25 Stoppani (Zn) 6, 4, 2,, Hempel (Cu) 25 Hempel (Zn) International (Cu) International (Zn) Biltema (Cu) Biltema (Zn) Jotun (Cu) Jotun (Zn) 28

29 29